糜子品种理化特性与体外抗氧化性研究

赵 宁， 江 帆， 解 菲， 梁鸡保， 柴 岩， 王 孟， 杜双奎

(西北农林科技大学食品科学与工程学院1，杨凌 712100) (神木市农业技术推广中心2，神木 719300) (西北农林科技大学农学院3，杨凌 712100) (榆林市农业科学研究院4，榆林 719000)

糜子(PanicummiliaceumL.)是禾本科黍属的一类小杂粮作物，因其具有抗逆性强、生长期短的特性广泛分布在干旱、半干旱地区，是重要的粮食来源[1]。依据糜子中直链淀粉质量分数的高低分为粳性糜子和糯性糜子[2]。粳性糜子米粒透明、有光泽，黏性低，一般直接烹煮米饭、稀饭等食用；而糯性糜子米粒不透明，黏性大，常磨面作糕点，也用于酿酒等[3]。近年来对糜子的研究主要集中在糜子种质资源开发[4]、糜子蛋白及氨基酸组成[5]、糜子淀粉理化特性的比较[1]、糜子产品开发[6]等。糜子比大多数其他谷物含有更高水平的蛋白质、多种矿物质、维生素和抗氧化物质[7]，具有很高的营养价值[8]。糜子不含麸质[9]，可以加工制作成适合乳糜泻患者及婴幼儿食用的产品[10]，也可以与小麦粉、大米粉等复配，改善糜子的加工特性，加工成主食或休闲类食品[11]。与大宗作物相比，糜子的基础研究和精深加工相对落后，关于粳性糜子和糯性糜子的品质差异分析较少，影响了糜子资源的开发利用。本研究以39个糜子品种为实验材料，对其主要的营养品质和加工品质进行对比，分析粳、糯糜子品种的品质差异性，为生产者选择合适的糜子品种进行开发应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

39个糜子品种由陕西神木县农技推广中心提供，其中粳性21个(陇糜5号、陇糜7号、陇糜8号、陇糜9号、陇糜10号、陇糜11号、宁糜9号、宁糜10号、宁糜13号、宁糜14号、宁糜16号、宁糜17号、固糜21号、伊糜5号、内糜3号、内糜5号、内糜6号、内糜9号、赤糜2号、榆糜2号、榆糜3号)，糯性18个(赤黍1号、赤黍2号、晋黍5号、晋黍1号、晋黍3号、晋黍4号、晋黍6号、晋黍7号、晋黍8号、晋黍9号、雁黍8号、齐黍1号、宁糜12号、榆黍1号、红糜子、 黄糜子、黑糜子、白糜子)。分别称取糜子50 g，用高速粉碎机粉碎30 s，过60目筛，收集筛下物，4 ℃保存。

1.2 仪器与设备

FW-100型高速万能粉碎机，CR-410型色差仪，UV-1200型分光光度计，KDC-40型低速离心机，KJELTEC 2300全自动凯氏定氮仪，RVA-Tec Master快速黏度测定仪。

1.3 方法

1.3.1 基本组分的测定

水分含量参照GB/T 5009.3—2016测定；总淀粉质量分数参照GB 5009.9—2016测定；粗蛋白含量参照GB 5009.5—2016测定；粗脂肪含量参照GB 5009.6—2016测定；灰分含量参照GB 5009.4—2016测定；直链淀粉参照Yang等[12]的方法测定。

1.3.2 颜色测定

采用色差仪进行测定。用标准白板进行校准(Ls:91.51、as:0.11、bs:0.51)，结果以L*、a*、b*值表示。色差ΔE*的计算公式为：

ΔE*=

式中：L*为亮度值；a*为红绿值；b*为黄蓝值。

1.3.3 吸水性

参考Bryant等[13]的方法并稍作修改，称取1.0 g糜子粉于恒重离心管中，加10 mL蒸馏水混匀，室温静置30 min，期间每5 min振荡1次，3 000 r/min离心30 min，弃上清，将离心管倒置于滤纸上，10 min后称量。以每g样品吸附水的质量表示(g/g)。

1.3.4 溶解度(S)和膨胀度(SP)

称取0.2 g(W)糜子粉于离心管中，加入20 mL蒸馏水，充分振荡后于80 ℃水浴加热30 min，每5 min振荡1次，取出冷却至室温，3 000 r/min离心15 min。将上清液倒入恒重的铝盒中，于105 ℃干燥至恒重，记录干燥物质量(A)和沉淀物质量(P)。计算S和SP。

1.3.5 糊化特性

使用快速黏度分析仪测定糜子粉的糊化特性。称取3.0 g样品，放入装有25.0 mL蒸馏水的铝罐中混合均匀，按14%湿基校正。参数设定为：50 ℃保持1 min，以12 ℃/min的速度升高到95 ℃，保持2.5 min，随后以12 ℃/min的速度降至50 ℃，保持2 min，测定时间为13 min。测定起始10 s内转速设定为960 r/min，之后匀速160 r/min。

1.3.6 抗氧化性

1.3.6.1 提取液制备

参照任妍婧等[14]的方法，略有改动。准确称取2.0 g糜子粉于离心管中，加入45 mL 60%甲醇溶液混合均匀后，置于50 ℃、100 W条件下超声提取1 h，3 800 r/min离心30 min，收集滤液，残渣再重复提取1次，合并滤液，用60%甲醇定容至100 mL。

1.3.6.2 总酚含量测定

参考Xu等[15]的方法略有改动。吸取2.0 mL提取液于10 mL刻度试管中，与2 mL Folin-Ciocalteu试剂混匀，再加入2 mL 15% Na2CO3，用蒸馏水稀释至刻度，于暗处静置1 h，在波长765 nm处测定吸光度值。没食子酸标准品与吸光度值的回归方程为y=0.120 9x+0.000 5，决定系数R2=0.999 7。

1.3.6.3 总黄酮含量测定

参照Dini等[16]的方法测定。吸取各样品提取液10 mL于25 mL刻度试管中，加入0.5 mL 5% NaNO2溶液，摇匀后放置6 min；再加入0.5 mL 10% Al(NO3)3溶液，摇匀后放置6 min；再加入4 mL 4% NaOH溶液，摇匀，定容至刻度，室温反应20 min，在波长510 nm处测定吸光度值。芦丁标准品与吸光度值的回归方程为y=0.062 8x+0.002 4，决定系数R2=0.999 2。

1.3.6.4 DPPH·清除能力测定

参照Brand等[17]的方法测定。移取3 mL提取液于10 mL具塞试管中，加入2 mL 2×10-4mol/L DPPH溶液，振荡摇匀。室温下避光放置30 min后在517 nm波长下测定吸光度A样，以3 mL甲醇与2 mL DPPH溶液的混合液记为A空白，3 mL提取液与2 mL甲醇的混合液记为A背景，计算样品对DPPH·的清除率：

1.3.6.5 ABTS+·清除能力测定

参照Re等[18]的方法测定。移取1 mL提取液于10 mL具塞试管中，加入3 mL ABTS工作液，涡旋混匀后避光静置6 min，于734 nm波长处测定吸光度值，根据公式计算样品对ABTS+·的清除率：

式中：A0为空白管的吸光度;A1为样品吸光度;A2为ABTS工作液吸光度。

1.4 数据分析

所有实验重复3次，取其平均值。使用SPSS 18.0对数据进行单因素方差分析，采用Duncan法进行多重比较，P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 基本组分分析

2.1.1 淀粉

不同糜子品种间淀粉质量分数差异较小，平均淀粉质量分数为73.91%(表1)，是理想的淀粉资源，这个结果与Yang等[2]的测定结果相近(75.90%)。粳性糜子中内糜9号的淀粉质量分数最高，榆糜3号含量最低；糯性糜子中晋黍6号的淀粉质量分数最高，白糜子含量最低，粳性糜子平均淀粉质量分数显著高于糯性糜子。Yang等[19]研究表明，粳性糜子和糯性糜子的总淀粉质量分数无显著差异，这可能与糜子品种及测定方法不同有关。

2.1.2 蛋白质

蛋白质含量与质量是衡量谷物品质的重要指标之一，与其营养和加工品质密切相关。不同糜子品种间的蛋白含量差异较大，平均蛋白质量分数为11.37%(表1)。粳性糜子中质量分数最高的是伊糜5号，其次是赤糜2号和内糜3号；糯性糜子中含量最高的是黄糜子(13.41%)。粳性糜子平均蛋白质量分数比糯性糜子高1.54%，这与杨清华[20]报道的结果不一致，可能与品种不同有关。

2.1.3 粗脂肪

糜子粗脂肪质量分数在2.6%～5.4%之间，平均质量分数为4.0%，与刘勇等[8]的测定结果相近(3.81%)。粳性糜子的平均粗脂肪含量低于糯性糜子(表1)。粳性糜子中伊糜5号、陇糜11号和糯性糜子中赤黍1号、雁黍8号粗脂肪含量较高。

2.1.4 灰分

灰分含量的高低反映粮食籽粒加工精度的程度大小。不同糜子品种的灰分含量有一定差异。糜子灰分在0.4%～0.9%之间(表1)。粳性糜子和糯性糜子品种间的平均灰分含量无显著差异，平均值均为0.6%，与小米的灰分含量相近[21]。

2.1.5 直链淀粉和支链淀粉

直链淀粉含量会影响食品的感官品质，可作为评价粮食品质的重要指标[22]。不同糜子品种的直链淀粉含量差异最大，粳性糜子的平均直链淀粉含量显著高于糯性糜子。从总体分布来看，直链淀粉质量分数小于5%的有18个，为糯性品种；质量分数在15%～20%的有10个，大于20%的有11个，为粳性品种。粳性糜子直链淀粉质量分数平均19.87%，最高的是宁糜10号，最低的是宁糜13号。直链淀粉质量分数的高低直接影响糜子食品的加工利用。糯性糜子中的淀粉以支链淀粉为主，平均含量占淀粉质量分数的96.68%，远高于粳性糜子(73.62%)。周颖等[23]研究表明，脂质可与支链淀粉分子形成配合体，延缓淀粉的老化。

2.2 色度

不同糜子品种的色泽存在显著差异，其中红绿值a*差异较大，变异系数为20.53%，L*、b*、ΔE*差异较小(表1)。粳性糜子中L*值最高的是宁糜14号，糯性糜子中L*值最高的是晋黍5号；糯性糜子的亮度值L*显著大于粳性糜子，色泽光亮，而a*、b*、ΔE*值显著低于粳性糜子，这可能与不同糜子中的色素含量不同、米粒结构有关，杨延兵等[24]研究表明小米外观品质与黄色素含量呈正相关。

表1 糜子的品质特性

2.3 吸水性

吸水性反映淀粉、蛋白以及纤维的吸水能力，影响产品品质[25]。糜子粉的吸水性在0.79～1.01 g/g之间。粳性糜子吸水性最高的为陇糜9号，最低的为榆糜2号；糯性糜子吸水性最高的为红糜子，最低的为晋黍4号。糯性糜子的吸水性显著高于粳性糜子，这可能与不同品种糜子中的淀粉、蛋白含量以及性质、籽粒蜡质层、角质层结构不同有关。

2.4 溶解度和膨胀度

不同品种糜子粉间的溶解度和膨胀度差异很大。粳性糜子中溶解度最高的是宁糜13号，膨胀度最高的是宁糜10号，糯性糜子中晋黍7号的溶解度和膨胀度均为最高。糯性糜子粉的溶解度、膨胀度显著高于粳性糜子粉，这可能与其淀粉、蛋白、直链淀粉含量有关。李志伟等[26]研究表明，直链淀粉含量越高，越难溶解，膨胀度越低，这与直链淀粉与蛋白、脂类等形成复合物从而抑制了淀粉颗粒的膨胀有关。

表2 糜子粉的吸水性、溶解度和膨胀度

2.5 糊化特性

不同品种糜子粉的糊化特性统计分析结果见表3。由表3可以看出，不同糜子品种的起糊温度差异较小，粳性糜子粉的平均起糊温度高于糯性糜子粉5.92 ℃，表明粳性糜子粉较糯性糜子粉对吸水加热膨胀和破裂的抵抗性高，不易糊化。不同糜子品种的峰值黏度、最终黏度、破损值、回生值差异大，变异系数分别为30.90%、64.99%、47.83%、77.53%。粳性糜子粉的峰值黏度、最终黏度均显著高于糯性糜子粉，与杨清华[20]报道结果一致。粳性糜子破损值小于糯性糜子，表明其热稳定性较高，抗剪切能力强。回生值可以反映淀粉糊老化或回生的程度，糯性糜子回生值显著低于粳性糜子，表明其回生程度小，适合用于易发生回生的食品或汤汁等食品[27]。糊化黏度特性除了受淀粉含量影响外，蛋白质、脂质含量、直链淀粉、支链淀粉链长分布等也会影响糊化特性。

2.6 抗氧化性

2.6.1 多酚含量

糜子的多酚含量平均为8.20 mg/g(表4)。粳性糜子中含量最高的是内糜9号，最低的是陇糜7号和赤糜2号；糯性糜子中含量最高的晋黍8号，晋黍6号最低。糯性糜子多酚平均含量稍高于粳性糜子，但二者间无显著性差异。Huang等[28]研究表明，酚类可以有效延缓脂质氧化反应，提高食品稳定性，预防一些慢性疾病的诱导发生，因此糜子有望用于保健食品的开发利用。

2.6.2 黄酮含量

糜子的黄酮含量变幅为53.50～63.00 mg/100 g(表4)，其中含量最高的是糯性糜子榆黍1号，最低的是粳性糜子宁糜16号。本研究结果高于王晓琳[29]报道结果，这可能与品种、提取方法不同有关。粳性糜子和糯性糜子的平均黄酮含量没有显著差异，与Ruiling等[30]的研究一致。

2.6.3 DPPH·清除率

DPPH·是一种性质稳定的自由基，能够被反应体系中的抗氧化成分清除[31]。糜子的DPPH·清除率有较大差异，变异系数为16.80%。糯性糜子的平均DPPH·清除率高于粳性糜子0.49%(表4)。参试品种中固糜21号和红糜子的DPPH·清除能力相对较强，清除率分别达到64.81%和65.96%。宁糜10号和雁黍8号对DPPH·的清除能力最弱，仅有11.30%和34.40%。这可能与酚类、黄酮类化合物含量不同有关[32]。王晓琳[29]研究发现糜子的抗氧化能力明显高于对应黄米，DPPH·清除率达到86%以上，且黑色糜子抗氧化能力最强。脱壳处理降低了糜子对DPPH·的清除活性。

2.6.4 ABTS+·清除率

ABTS经氧化可生成蓝绿色的自由基，可被抗氧化成分清除导致褪色，褪色程度越明显，抗氧化能力越强[29]。糜子的ABTS+·清除率变幅为37.64%～65.22%，糯性糜子的平均ABTS+·清除率略高于粳性糜子，但无明显差异(表4)。清除自由基的能力可能与所含酚类物质、黄酮类物质的组成及含量不同有关[33]。张国涛等[34]研究结果表明高粱总酚含量与其对ABTS+·的清除率呈正相关，但在本研究中没有发现显著相关性，这可能与糜子中存在的其他抗氧化成分对ABTS+·的清除有关。

表4 糜子粉的抗氧化性

2.7 聚类分析

糜子的糊化特性影响其品质与加工，采用欧式距离、离差平方和联结法对参试糜子品种的糊化特性指标进行聚类分析，39个糜子品种可分为4类(表5)。第Ⅰ类为粳性糜子品种，各糊化指标值处于中等水平，起糊温度、最终黏度和回生值较糯性糜子高，但均低于第Ⅱ类粳性糜子品种；第Ⅱ类为起糊温度、最终黏度、回生值均高的粳性糜子品种；第Ⅲ类为糯性糜子品种，峰值黏度、破损值最高；第Ⅳ类为起糊温度、峰值黏度、最终黏度、破损值和回生值均较低的糯性糜子品种。

表5 不同类糜子品种的汇总

3 结论

不同品种糜子的营养成分和加工品质存在差异性。其中红绿值、粗脂肪、灰分、直链淀粉、溶解度、膨胀度、DPPH·清除率和糊化特性差异较大，变异系数均大于15%，淀粉、蛋白、支链淀粉、多酚、黄酮含量、ABTS+·清除率、吸水性、起糊温度差异较小。粳性和糯性糜子在色泽、淀粉、蛋白、直链淀粉、支链淀粉、吸水性、溶解度、膨胀度和糊化特性上差异显著，其他指标的差异未达到显著水平。在本研究中，39个糜子品种被分为4类。第Ⅰ类为粳性糜子品种，最终黏度和回生值相对较高，其余指标值处于中等水平；第Ⅱ类为起糊温度、最终黏度、回生值高的粳性糜子品种，表明其不易吸水糊化，凝胶强度大，易老化；第Ⅲ类为糯性糜子品种，峰值黏度、破损值高，表明其淀粉通过氢键与水结合的能力较强，对搅拌剪切和加热较为敏感。第Ⅳ类为起糊温度、峰值黏度、最终黏度、破损值和回生值低的糯性糜子品种，表明其易发生糊化，糊的抗剪切能力强，回生趋势小，稳定性好。